本發(fā)明涉及一種用于制造功率電子裝置的方法以及一種可根據(jù)該方法制造的功率電子裝置在電驅(qū)動機動車中的使用。

背景技術(shù)：

1、所討論類型的功率電子裝置具有半導(dǎo)體元件。半導(dǎo)體元件尤其可以是功率開關(guān)。這種功率電子裝置的半導(dǎo)體元件負載有比較高的電功率。相應(yīng)的功率密度在此源于半導(dǎo)體元件的天然的小的結(jié)構(gòu)尺寸。由此又導(dǎo)致在半導(dǎo)體元件的運行中的不小的放熱。在此，為了防止半導(dǎo)體元件過熱并損壞，必須將熱量導(dǎo)出。為了實現(xiàn)這一點，半導(dǎo)體元件通常布置在用于冷卻半導(dǎo)體元件的冷卻裝置上。半導(dǎo)體元件在此熱連接到冷卻裝置，即半導(dǎo)體元件在冷卻裝置上布置為，使得用于充分冷卻半導(dǎo)體元件的足夠熱流可以在半導(dǎo)體元件的運行中通過冷卻裝置導(dǎo)出。因此，例如可以在冷卻裝置和半導(dǎo)體元件之間設(shè)置例如由銅或其他良好熱導(dǎo)體制成的金屬中間層，以便確保相應(yīng)的熱連接。

2、為了固定半導(dǎo)體元件并保護半導(dǎo)體元件免受機械損壞，半導(dǎo)體元件利用灌封料進行包封。結(jié)果是，功率電子裝置具有充分冷卻并且被保護性灌封料封裝的半導(dǎo)體元件。

3、然而，已知功率電子裝置的問題在于，功率電子裝置往往會在布置在半導(dǎo)體元件附近的電子連接和/或部件(例如電纜和/或電路板)中引起電磁干擾。這尤其涉及半導(dǎo)體元件周圍背離冷卻裝置的區(qū)域。在該方向上，半導(dǎo)體元件的電子輻射僅需穿過灌封料。

4、然而在實踐中，電子部件肯定布置在受電磁輻射影響的區(qū)域中。在此例如可以涉及用以控制半導(dǎo)體元件的控制板。在這種情況下，由半導(dǎo)體元件導(dǎo)致的電磁干擾信號可能導(dǎo)致對半導(dǎo)體元件的錯誤控制。因此例如可能導(dǎo)致選擇驅(qū)動器。

5、為了防止這種情況，例如可以在功率電子裝置和要保護其免受電磁干擾信號影響的元件之間設(shè)置金屬屏蔽元件。然而，在實踐中，這是相對低效的，因為屏蔽位于距電磁干擾信號源(即半導(dǎo)體元件)相對較大的距離處。因此，屏蔽的效率較低，使得盡管有這樣的屏蔽措施，但是由于半導(dǎo)體元件發(fā)射的電磁干擾信號仍然會發(fā)生干擾。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，示出一種用于制造上述類型的功率電子裝置的方法，該方法使得能夠改進半導(dǎo)體元件的電磁屏蔽。

2、該技術(shù)問題通過具有根據(jù)本發(fā)明的特征的方法來解決。本發(fā)明的特征涉及有利的設(shè)計方案。

3、用于制造功率電子裝置的方法規(guī)定，功率電子裝置具有半導(dǎo)體元件。半導(dǎo)體元件可以是功率開關(guān)。半導(dǎo)體元件可以是晶體管和/或具有晶體管的半導(dǎo)體元件。晶體管可以是具有絕緣柵電極的雙極晶體管。這種晶體管特別適合在功率電子裝置中使用。該晶體管結(jié)合了雙極晶體管的良好的導(dǎo)通行為和場效應(yīng)晶體管的幾乎無功率的控制的優(yōu)點。例如可以是基于氮化鎵或碳化硅的晶體管。

4、功率電子裝置還具有用于冷卻半導(dǎo)體元件的冷卻裝置。冷卻裝置尤其可以是被冷卻介質(zhì)流過的冷卻裝置，使得從半導(dǎo)體元件傳遞到冷卻裝置的熱能可以通過冷卻介質(zhì)導(dǎo)出。冷卻介質(zhì)尤其可以是冷卻液。這種液冷式冷卻裝置的優(yōu)點是，可以導(dǎo)出相對大量的熱能。

5、冷卻裝置可以由金屬材料制成。此外，冷卻裝置可以連接至地電勢。由此，冷卻裝置在冷卻裝置布置于其上的半導(dǎo)體元件的一側(cè)處表現(xiàn)出有效的電磁屏蔽。

6、該方法規(guī)定，半導(dǎo)體元件在冷卻裝置上布置為與冷卻裝置熱連接并且利用灌封料包封。冷卻裝置上與冷卻裝置熱連接的布置應(yīng)特別理解為半導(dǎo)體元件在冷卻裝置上的這樣的布置，其中熱連接通過布置在半導(dǎo)體元件和冷卻裝置之間的導(dǎo)熱中間層進行，例如通過布置在冷卻裝置和半導(dǎo)體元件之間的平面金屬元件進行，或者通過多個導(dǎo)熱的中間層進行。

7、該技術(shù)問題尤其通過以下方式解決，即半導(dǎo)體元件覆蓋有用于半導(dǎo)體元件的電子屏蔽的屏蔽元件并且穿過屏蔽元件利用灌封料進行包封，該屏蔽元件被設(shè)計為針對灌封料是可穿過的并且固定在框架中。

8、以這種方式，可以以簡單且成本低廉的過程對由半導(dǎo)體元件產(chǎn)生的電磁干擾信號實現(xiàn)有效的屏蔽。該框架在此滿足兩個功能：一方面，該框架是用于屏蔽元件的支持部，該屏蔽元件固定在框架中并且被設(shè)計為針對灌封料是可穿過的；另一方面，該框架還用作包封過程期間用于灌封料的圍欄。

9、當(dāng)半導(dǎo)體元件被包封并且因此為灌封料賦予期望的形狀時，在此在最好的情況下，由于框架因此可以完全省去臨時放置在所討論類型的功率電子裝置上的根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)而經(jīng)常使用的工具。為此，功率電子裝置在包封過程中尤其被定位為，使得具有屏蔽元件的框架指向上方。以這種方式，框架可以用作液體灌封料的側(cè)向圍欄，該液體灌封料從上方穿過屏蔽元件填充到框架中。包封以種方式簡單地設(shè)計，同時屏蔽元件可以以簡單的方式非?？拷蓴_信號源地放置。

10、屏蔽元件可以是格柵、紡織物、網(wǎng)和/或具有分布在表面上的開口的表面形成物。紡織物尤其可以是編織物、鉤織物和/或針織物。分布在表面上的開口可以規(guī)則地和/或不規(guī)則地分布在表面上。重要的是，存在在紡織物的情況下可以例如通過網(wǎng)孔形成的開口，在包封半導(dǎo)體元件時，這些開口使得灌封料能夠穿過屏蔽元件。

11、屏蔽元件的材料特別是導(dǎo)電材料。在此可以涉及金屬材料，例如屏蔽元件可以是格柵和/或孔板。替換地和/或補充地，屏蔽元件還可以是由導(dǎo)電塑料制成的屏蔽元件。這種屏蔽元件可以被設(shè)計為例如格柵和/或網(wǎng)。屏蔽元件也可以由線制成。這些線例如可以形成紡織物和/或引入到紡織物中。重要的是，屏蔽元件的所得電導(dǎo)率足以至少充分地實現(xiàn)屏蔽元件對半導(dǎo)體元件的電磁屏蔽的功能。

12、該方法可以規(guī)定，半導(dǎo)體元件在冷卻裝置上布置在鑲框內(nèi)，該鑲框布置在冷卻裝置上。該鑲框尤其朝向背離冷卻裝置的一側(cè)敞開。該方法可以規(guī)定，在包封半導(dǎo)體元件時，利用灌封料灌鑄(ausgieβen)鑲框。

13、一方面，這種鑲框代表了用于灌封料的側(cè)向圍欄，在包封半導(dǎo)體元件時，該側(cè)向圍欄限制了灌封料沿著冷卻裝置的表面的擴散。另一方面，通過這種鑲框可以確保半導(dǎo)體元件在功能上集成到功率電子裝置中。因此，鑲框尤其可以實現(xiàn)和/或支持半導(dǎo)體元件到冷卻裝置的熱連接，此外，可以借助鑲框?qū)崿F(xiàn)半導(dǎo)體元件的電接觸。

14、導(dǎo)電連接元件尤其可以引導(dǎo)穿過鑲框。尤其可以在利用灌封料包封半導(dǎo)體元件之前將半導(dǎo)體元件與電連接元件電連接，以便能夠通過電連接元件實現(xiàn)所包封的半導(dǎo)體元件的電接觸。換句話說，通過鑲框提供電連接可能性，該電連接可能性允許在包封半導(dǎo)體元件之后電接觸該半導(dǎo)體元件，從而實現(xiàn)半導(dǎo)體元件的按照規(guī)定的功能。

15、在本文中，該方法尤其規(guī)定，在利用灌封料包封半導(dǎo)體元件之前將框架放置在鑲框上。由此，框架和鑲框尤其共同形成了灌封料的側(cè)向圍欄，該側(cè)向圍欄在半導(dǎo)體元件被包封時被灌封料填充。

16、包封尤其可以這樣進行，使得屏蔽元件也被灌封料包圍。替換地和/或補充地，該方法可以規(guī)定，屏蔽元件和/或屏蔽元件的一部分在包封之后不被灌封料包圍。

17、該方法尤其可以規(guī)定，為了將框架和/或屏蔽元件導(dǎo)熱連接和/或電連接到冷卻裝置，框架的區(qū)域在鑲框外部延伸到冷卻裝置?？蚣艿脑搮^(qū)域與冷卻裝置形成電接觸和/或?qū)峤佑|，特別是在將框架附接到功率電子裝置期間，特別是在將框架放置在鑲框上期間。

18、因此，一方面，可以實現(xiàn)框架和/或屏蔽元件與冷卻裝置的電連接?？梢酝ㄟ^冷卻裝置進行與地電勢的電連接。由此可以確保屏蔽元件作為電磁屏蔽的功能。此外，框架和/或屏蔽元件可以這樣熱連接到冷卻裝置，使得熱能可以通過朝向冷卻裝置延伸的區(qū)域朝向冷卻裝置導(dǎo)出。如果鑲框由不導(dǎo)熱和/或不導(dǎo)電和/或?qū)嵝圆詈?或?qū)щ娦圆畹牟牧?例如塑料)制成，則這種設(shè)計可能特別有意義。

19、替換地和/或補充地，為了將框架和/或屏蔽元件導(dǎo)熱連接和/或電連接到冷卻裝置，引導(dǎo)穿過鑲框的導(dǎo)熱元件和/或?qū)щ娫梢詫⒖蚣芘c冷卻裝置導(dǎo)熱地和/或?qū)щ姷剡B接。在將框架附接到功率電子裝置時，特別是在將框架放置在鑲框上時，框架可以與導(dǎo)熱元件和/或?qū)щ娫M行導(dǎo)熱和/或?qū)щ娊佑|，使得產(chǎn)生框架和/或屏蔽元件與冷卻裝置的導(dǎo)熱連接和/或?qū)щ娺B接。

20、以這種方式，框架和/或屏蔽元件可以通過冷卻裝置與地電勢電連接，以確保屏蔽元件作為電磁屏蔽的功能。此外，熱能可以從框架傳導(dǎo)至冷卻裝置，從而整體上改進半導(dǎo)體元件的冷卻。導(dǎo)電元件例如可以是嵌入鑲框中的金屬區(qū)域。導(dǎo)電元件例如可以是由塑料制成的鑲框中的金屬銷。

21、該方法可以規(guī)定，多個區(qū)域在鑲框外部延伸至冷卻裝置和/或多個相應(yīng)的元件將框架與冷卻裝置導(dǎo)熱地和/或?qū)щ姷剡B接。

22、框架可以由金屬材料制成。替換地和/或補充地，框架可以由非導(dǎo)電材料制成。在后一種情況下，由框架和屏蔽元件形成的單元尤其被設(shè)計為，使得在框架附接至功率電子裝置時、尤其在框架放置在鑲框上時，屏蔽元件直接尤其通過導(dǎo)電元件進行接觸并且可以與地電勢連接。

23、該方法可以規(guī)定，鑲框和框架具有互補的輪廓，在框架放置在鑲框上的情況下，該互補的輪廓形狀配合地彼此接合，由此防止框架與鑲框在平行于框架的主延伸平面的方向上的相對運動。換句話說，通過彼此接合的互補的輪廓防止使得放置在鑲框上的框架在鑲框上移動。

24、以這種方式，可以確?？蚣茉谄湔_的并且尤其與鑲框?qū)?zhǔn)的取向上相對于鑲框定向，當(dāng)鑲框和框架被灌封料灌鑄以包封半導(dǎo)體元件時?；パa的輪廓例如可以被設(shè)計為在框架和鑲框的相互面對的表面中的突出區(qū)域和互補的凹陷區(qū)域的形式，在框架放置在鑲框上的情況下，該相互面對的表面彼此貼靠。在這種情況下，當(dāng)相互面對的表面彼此接觸時，該突出區(qū)域接合到該凹陷區(qū)域。因此有效地防止了相互面對的表面彼此滑動，從而防止框架在鑲框上移動。

25、該方法可以規(guī)定，鑲框和框架在其面向灌封料的表面上具有凹空部，在包封半導(dǎo)體元件時，該凹空部被灌封料填充。通過利用灌封料填充凹空部，可以通過灌封料得到框架在鑲框上的形狀配合的固定。一旦滲入到凹空部中的灌封料硬化，則通過滲入到凹空部中的灌封料產(chǎn)生底切，該底切例如可以形成灌封料與框架和鑲框的一種咬合。因此，尤其可以有效地防止框架在遠離冷卻裝置地指向的方向上從鑲框上抬起。

26、能夠通過上述方法制造的功率電子裝置、特別是通過上面的方法制造的功率電子裝置能夠在電驅(qū)動機動車中使用，以便為機動車的電驅(qū)動器提供電能。

27、為機動車的電驅(qū)動器提供電能，一方面需要必須借助合適的功率電子裝置來提供的相對較高的電功率，另一方面，電驅(qū)動機動車受到相對嚴格的邊界條件限制，因此，功率電子裝置必須在其重量、尺寸、制造成本和抗環(huán)境影響能力方面同時滿足相對較高的要求。

28、功率電子裝置必須能夠抵抗的環(huán)境影響，除了相對于污垢、濕氣和溫度波動的抵抗性之外，尤其還包括相對于機械損傷的足夠的抵抗性，該機械損傷特別是振動、例如在機動車運行時通常作用在機動車組件上的振動。可根據(jù)該方法制造的功率電子裝置的特征在于，特別是由于包封對這種影響的高抵抗性。